数控加工工艺分析方法.pptx

单元1 数控加工工艺分析方法一、数控加工工艺分析方法（一）零件图的工艺分析（二）加工方法的选择（三）工序的划分（四）定位与夹紧方式的确定第1页/共65页（五）加工顺序的安排（六）确定走刀路线和工步顺序（七）切削用量的选择（八）对刀点与换刀点的确定（九）高速切削加工技术第2页/共65页二、典型零件数控加工工艺分析实例（一）数控车削加工典型零件工艺分析实例（二）数控铣削加工典型零件工艺分析实例第3页/共65页一、数控加工工艺分析方法（一）零件图的工艺分析 1 1、零件图分析（1 1）尺寸标注方法分析 注意基准统一原则，减少累积误差。（2 2）零件图的完整性与正确性分析 几何图素条件要求充分。第4页/共65页（3）零件技术要求分析 尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度、热处理等都会影响工艺方案。同时考虑安装、刀具、切削用量。（4）零件材料分析 材料影响价格、切削用量、工艺方案。第5页/共65页2 2、零件的结构工艺性分析、零件的结构工艺性分析（1 1）采用统一的几何类型和尺寸，减少换刀，提高效率，减少成本。（2 2）内槽圆角影响刀具的选择，应大些。第6页/共65页（3）槽底圆角应小些，提高工艺性和效率。（4）统一基准定位，减少定位误差。（5）减少刀具数量，减低成本和减少定位误差。R R越大，加工越大，加工平面能力越差。平面能力越差。第7页/共65页（二）加工方法的选择1、外圆表面加工方法的选择 第8页/共65页2、内孔表面加工方法的选择第9页/共65页1 1、40H740H7孔粗糙度要求较高，选择钻孔粗镗（或扩孔）半精镗精镗方案。2 2、1313和 2222孔没有尺寸公差要求，粗糙度要求不高，选择钻孔锪孔方案。第10页/共65页3、平面加工方法的选择 第11页/共65页 4、平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择 方法有数控铣削、线切割及磨削等 对曲面轮廓，采用数控铣削。对平面外轮廓，采用数控铣削。对曲率半径较小的平面内轮廓，采用线切割。第12页/共65页（三）工序的划分1.工序划分的原则工序集中原则（数控加工常采用的原则）：减少设备投入，减少安装次数、有利于保证加工精度。调整麻烦，生产周期长。工序分散原则：设备投入成本大，生产效率高。第13页/共65页 2.工序划分方法 考虑生产纲领、设备、零件结构和技术要求。要求遵循以下原则：（1）按所用刀具划分。如加工中心，减少换刀次数。（2）按安装次数划分。减少定位误差。（3）按粗、精加工划分。减少误差复映，提高加工精度。（4）按加工部位划分。减少空行程，提高效率。第14页/共65页（四）定位与夹紧方式的确定 正确选用定位方案和夹紧方式是保证加工精度的条件。要求：基准重合、减少安装次数、避免采用占机调整方式。第15页/共65页（五）加工顺序的安排1、基面先行原则：减少定位误差。2、先粗后精原则：减少误差复映。3、先主后次原则：减少不必要的浪费。4、先面后孔：避免切削变形，保证孔的加工精度。5、先近后远原则：减少空行程，提高效率。第16页/共65页（六）确定走刀路线和工步顺序 走刀路线是刀具刀位点在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包含了工步的内容，也反映了工步的顺序。走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。面质量密切相关。第17页/共65页走刀路线确定原则：1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。u 铣削平面零件外轮廓时，刀具的切入、切出应沿轮廓切线方向进行，避免在工件表面形成接刀痕。且注意留有切入长度和切出长度。第18页/共65页铣削外轮廓的切入切铣削外轮廓的切入切出路径出路径铣削外圆的切入切铣削外圆的切入切出路径出路径第19页/共65页u 铣削平面零件内轮廓时，刀具切入、切出点应选择在轮廓两几何元素的交点处。若无交点，刀具切入、切出点应远离拐角，或选择圆弧切入、切出。第20页/共65页铣削内圆的切入切铣削内圆的切入切出路径出路径铣削内轮廓的切入切出路径第21页/共65页铣削无交点内轮廓的切入切出路径从拐角切入、切出，容易产生过切现象。从直线中间圆弧切入、切出。第22页/共65页u 确定孔加工路线时，若孔的位置精度要确定孔加工路线时，若孔的位置精度要求较高，加工路线的定位方向应保持一致。求较高，加工路线的定位方向应保持一致。无反向误差的加无反向误差的加工路线工路线存在反向误差的加存在反向误差的加工路线工路线XXYY第23页/共65页u车螺纹时，为保证螺距的准确，应避免在车螺纹时，为保证螺距的准确，应避免在进给机构的加速和减速过程中切削，故应有进给机构的加速和减速过程中切削，故应有引入距离和超越距离。引入距离和超越距离。引入距离引入距离超越距离超越距离第24页/共65页u 常见的切削进给路线常见的切削进给路线l行切法 刀具沿某一方向（如X）进行切削，沿另一方向进给，来回往复切削去除加工余量。l环切法 刀具沿与精加工轮廓平行的路线进行切削，从外向内或从内向外，呈环状逐步去除加工余量。第25页/共65页行切法切削进给路线切削进给路线环切法切削进给路线切削进给路线第26页/共65页u 最终轮廓应一次走刀连续完成。最终轮廓应一次走刀连续完成。行切法在两次走刀行切法在两次走刀的起点和终点间留的起点和终点间留下残留高度，达不下残留高度，达不到要求的表面粗糙到要求的表面粗糙度。度。先用行切法，最后先用行切法，最后沿周向环切一刀，沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能光整轮廓表面，能获得较好的效果。获得较好的效果。环切法，效果环切法，效果也较好，但加也较好，但加工时间较长。工时间较长。铣削内腔的三种走刀路线 第27页/共65页u根据加工质量要求和工件毛坯的质量及材料，选择好铣削根据加工质量要求和工件毛坯的质量及材料，选择好铣削的方式（顺铣或逆铣）。的方式（顺铣或逆铣）。第28页/共65页2 2、寻求最短走刀路线，减少空行程，提高效率。、寻求最短走刀路线，减少空行程，提高效率。先加工完外圈孔先加工完外圈孔后，再加工内圈后，再加工内圈孔，时间较长孔，时间较长。交错加工内、交错加工内、外圈孔，外圈孔，减少减少空刀时间。空刀时间。零件样图零件样图 孔加工最短走刀路线选择第29页/共65页工步起点与对刀工步起点与对刀点重合，空行程点重合，空行程长。长。工步起点与对刀工步起点与对刀点分离，空行程点分离，空行程短。短。粗车矩形循环进给路线选择第30页/共65页仿形进给路线仿形进给路线，用用于铸、锻件毛坯时于铸、锻件毛坯时进给路线较短。进给路线较短。三角形进给路线三角形进给路线，适用于棒料毛坯，适用于棒料毛坯，进给路线较长。进给路线较长。矩形进给路线矩形进给路线，适适用于棒料毛坯，进用于棒料毛坯，进给路线较短。给路线较短。粗车进给路线选择第31页/共65页3、应使数值计算简单，以减少编程工作量。4、应选择使工件加工变形小的走刀路线。对薄板类零件应采用分层切削或对称切削的走刀路线。第32页/共65页（七）切削用量的选择1、切削用量的选择原则 考虑切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本。（1）粗加工时切削用量的选择原则：主要考虑保证提高效率和刀具耐用度。背吃刀量 进给量 切削速度第33页/共65页（2）精加工时的切削用量的选择原则：主要考虑保证加工精度和表面粗糙度，其次是刀具耐用度和效率。背吃刀量 进给量 切削速度u 数控车削刀具、工件材料、切削用量选择视频u 数控铣削刀具、工件材料、切削用量选择视频第34页/共65页2 2、切削用量的选择方法、切削用量的选择方法（1）背吃刀量的选择（常规加工条件下）u CK6140CK6140机床车削工艺时：l 粗车：3mm 3mm l 半精加工：3 30.5mm0.5mml 精加工：0.50.50.05mm0.05mm第35页/共65页u XK714 XK714机床铣削工艺时：l 粗铣：X X、Y Y方向取刀具直径的75%75%Z Z方向取刀具半径的1/41/41/61/6l 半精加工：X X、Y Y方向取刀具直径的50%50%Z Z方向取刀具半径的1/41/41/61/6l 精加工：X X、Y Y方向取0.10.10.50.5mm Z Z方向取0.10.10.30.3mm第36页/共65页（2 2）进给量（进给速度）进给量（进给速度）的选的选择择 主要根据零件的表面粗糙度、加工精度、刀具和工件的材料、刀具的刃数等因素选择。u 车削加工时：l 粗加工：0.30.5mm/rl 半精加工：0.150.25mm/rl 精加工：0.050.15mm/r第37页/共65页u 铣削加工时：Vf=fzZn=（0.050.18）Zn 进给速度=每刃切削量刀具刃数主轴转速 刀具小时取小端数值，刀具大时取大端数值。每种规格的刀具每刃切削量变化在0.010.03的范围内，刃数少时取偏大的值，刃数多时取偏小的数值。精加工时取刃数多的刀具，粗加工时取刃数少的刀具。第38页/共65页（3 3）切削速度的选）切削速度的选择择 根据已经选定的背吃刀量、进给量、刀具材料和刀具耐用度等选择。n=1000 Vc/D 主轴转速=1000切削线速度/（刀具直径或工件直径）第39页/共65页u 高速钢刀具：l 粗加工：V 15m/min l 半精加工：V 25m/min l 精加工：V 45m/min u 硬质合金刀具：l 粗加工：V 30m/min l 半精加工：V 50m/min l 精加工：V 100m/minu 陶瓷刀具：510倍的硬质合金刀具 第40页/共65页（八）对刀点与换刀点的确（八）对刀点与换刀点的确定定1、对刀点的确定u对刀点加工零件时刀具相对于工件运动的起始点。u对刀点的选择原则l便于数字处理和简化编程。l容易找正、便于检查。l引起的加工误差小。第41页/共65页2 2、换刀点的确定、换刀点的确定u换刀点指刀架转位换刀时的位置。u换刀点选择原则：换刀点应设在工件或夹具的外部，刀架转位时刀具不与其他部位干涉为原则。第42页/共65页（九）高速切削加工技术（九）高速切削加工技术 高速切削的切削速度比常规切削速度高510倍以上。高速切削加工技术体系是机床、刀具、工件、加工工艺、切削过程监控、切削机理等诸多方面的有机集成。u 高速切削加工视频第43页/共65页1 1 1 1、特点、特点u切削力随着切削速度的提高而下降；u切削产生的热量绝大部分被切屑带走；u加工表面质量提高；u在高速切削范围内，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率范围。第44页/共65页2 2、优点、优点u有利于提高生产效率；u有利于改善工件的加工精度和表面质量；u有利于减少模具加工中的手工抛光；u有利于减小工件变形；u有利于使用小直径刀具；u有利于加工薄壁零件和脆性材料；u有利于加工较大零部件。第45页/共65页3 3、应用、应用u加工材料 适于高速切削加工的工件材料包括铝合金、钢、铸铁、铅、铜及铜合金，此外还包括模具钢、钛合金、不锈钢、镍基合金、纤维增强合成树脂等难加工材料。第46页/共65页常用工件材料的高速切削速度范围表常用工件材料的高速切削速度范围表(m/min)(m/min)第47页/共65页uu 应用范应用范围围 目前，高速切削加工技术主要应用于车削和铣削工艺，今后将涵盖所有的传统加工范畴，从粗加工到精加工，从车削、铣削到镗削、钻削、拉削、铰削、攻丝、滚齿等。航空制造业、模具制造业、汽车制造业等行业均已积极采用高速切削加工技术。第48页/共65页三、典型零件数控加工工艺分析实例（一）数控车削加工典型零件工艺分析实例 轴承套数控车削加工工艺（单件小批量生产），所用机床为CJK6240CJK6240。第49页/共65页1 1、零件图工艺分、零件图工艺分析析采取以下工艺措施：1）编程时取基本尺寸。2）先加工左、右端面。3）内孔尺寸较小，镗120锥孔、32孔及15斜面时需掉头装夹。第50页/共65页2 2、确定装夹方、确定装夹方案案1）内孔加工时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧。2）加工外轮廓时，需要设一圆锥心轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧。第51页/共65页外轮廓车削装夹方案 第52页/共65页3 3、确定加工顺序及走刀路线、确定加工顺序及走刀路线 先加工内孔各表面，再加工外轮廓表面。由于该零件为单件小批量生产，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。外轮廓加工走刀路线 第53页/共65页4 4、刀具选择、刀具选择 第54页/共65页5 5、切削用量选择、切削用量选择 根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，计算结果祥见工序卡。第55页/共65页6 6、数控加工工艺卡片拟、数控加工工艺卡片拟订订 第56页/共65页（二）数控铣削加工典型零件工艺分析实例 加工平面凸轮零件上的槽与孔，外部轮廓已加工完，零件材料为HT200。第57页/共65页1 1、零件图工艺分、零件图工艺分析析 1）凸轮槽内外轮廓及20、12两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。2）应以底面A定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。第58页/共65页2 2、确定装夹方案、确定装夹方案1）加工20、12两个孔时，以底面A定位（必要时可设工艺孔），采用螺旋压板机构夹紧。2）加工凸轮槽内外轮廓时，采用“一面两孔”方式定位，即以底面A和20、12两个孔两个孔为定位基准。第59页/共65页3 3、确定加工顺序及走刀路、确定加工顺序及走刀路线线1）加工顺序的确定先加工用作定位基准的20、12两个孔，再加工凸轮槽内外轮廓表面。且粗、精加工分开，其中20、12两个孔的加工采用钻孔一粗铰一精铰方案。第60页/共65页1 1）走刀路线的确定）走刀路线的确定走刀路线包括平面进给和深度进给两部分。u平面内进给时，采用顺铣方式铣削。l外凸轮廓从切线方向切入。l内凹轮廓从过渡圆弧切入。u深度进给有两种方法：l在xz平面（或yz平面）来回铣削逐渐进刀到既定深度。l先打一个工艺孔，再从工艺孔进刀到既定深度。第61页/共65页4 4、刀具选择、刀具选择第62页/共65页5 5、切削用量选择、切削用量选择 凸轮槽内、外轮廓精加工时留01 mm铣削余量，精铰20、12两个孔时留01mm铰削余量。选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，再计算主轴转速与进给速度。第63页/共65页6 6、填写数控加工工艺卡片、填写数控加工工艺卡片第64页/共65页感谢您的观看！第65页/共65页